权利要求

1.一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：包括外筒、内筒、压盖、喷水机构和螺旋引流板，所述内筒固定安装于外筒的内侧，所述压盖固定安装于外筒的上表面，且外筒与内筒、压盖之间形成冷却水腔，所述喷水机构固定安装于内筒的下表面，所述外筒的内表面固定安装有螺旋引流板，且螺旋引流板位于冷却水腔内，所述螺旋引流板的螺距自上向下递减，所述螺旋引流板的上表面均匀固定安装有鳍片。

2.根据权利要求1中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述外筒的外表面上侧装配有进水接管，所述外筒的外表面下侧装配有出水接管，所述螺旋引流板的大螺距一侧靠近进水接管。

3.根据权利要求1中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述内筒包括成型段、连接段和法兰段，所述连接段和法兰段分别一体成型于成型段的上下两端，所述成型段的内表面开设有环形安装槽，所述环形安装槽内装配有石墨筒。

4.根据权利要求3中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述成型段的外表面电沉积垂直石墨烯纳米片。

5.根据权利要求3中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述法兰段的上表面开设有阶梯槽，所述外筒的下端一体成型有阶梯形凸起，且阶梯形凸起插接于阶梯槽内。

6.根据权利要求3中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述压盖的下表面固定安装有固定环，所述外筒的内表面上侧与连接段的上表面外侧均开设有环形插槽，且固定环插接于环形插槽内。

7.根据权利要求3中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述喷水机构包括固定筒和喷管组件，所述固定筒的上表面固定安装有螺纹环，所述法兰段的下表面开设有环形槽，且环形槽的内壁开设有与螺纹环相匹配的螺纹，且螺纹环螺接于环形槽内，所述固定筒内开设有环形水腔，多个所述喷管组件均匀固定安装于固定筒的下表面，且喷管组件与环形水腔连通，所述喷管组件的出口向内侧倾斜45°。

8.根据权利要求1中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述螺旋引流板的下表面开设有相变腔，所述相变腔内装配有相变组件。

9.根据权利要求1中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述鳍片的表面开设有螺旋槽。

10.根据权利要求1中所述的一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，其特征在于：所述鳍片在螺旋引流板上倾斜45°安装。

说明书

技术领域

[0001]本实用新型属于结晶器技术领域，特别提供了一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器。

背景技术

[0002]结晶器是承接从中间罐注入的金属液并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸造设备。它是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。结晶器一般在内侧成型筒体与外罩之间设置冷却水腔，注入冷却水对金属液降温，使之固化成型，但传统结晶器仍然存在着换热效率不足的问题，传统结晶器一般采用直线流道或简单水腔设计，冷却水进入后会直接喷射到内筒，导致水流速度降低且分布不均，容易形成局部高温区，进而导致铜锭拉断、露铜等问题，同时还存在着热交换效率不足的问题。因此需要一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器。

实用新型内容

[0003]为解决上述问题，本实用新型提供了一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器。

[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，包括外筒、内筒、压盖、喷水机构和螺旋引流板，所述内筒固定安装于外筒的内侧，所述压盖固定安装于外筒的上表面，且外筒与内筒、压盖之间形成冷却水腔，所述喷水机构固定安装于内筒的下表面，所述外筒的内表面固定安装有螺旋引流板，且螺旋引流板位于冷却水腔内，所述螺旋引流板的螺距自上向下递减，所述螺旋引流板的上表面均匀固定安装有鳍片。

[0005]进一步地，所述外筒的外表面上侧装配有进水接管，所述外筒的外表面下侧装配有出水接管，所述螺旋引流板的大螺距一侧靠近进水接管。

[0006]进一步地，所述内筒包括成型段、连接段和法兰段，所述连接段和法兰段分别一体成型于成型段的上下两端，所述成型段的内表面开设有环形安装槽，所述环形安装槽内装配有石墨筒。

[0007]进一步地，所述成型段的外表面电沉积垂直石墨烯纳米片。

[0008]进一步地，所述法兰段的上表面开设有阶梯槽，所述外筒的下端一体成型有阶梯形凸起，且阶梯形凸起插接于阶梯槽内。

[0009]进一步地，所述压盖的下表面固定安装有固定环，所述外筒的内表面上侧与连接段的上表面外侧均开设有环形插槽，且固定环插接于环形插槽内。

[0010]进一步地，所述喷水机构包括固定筒和喷管组件，所述固定筒的上表面固定安装有螺纹环，所述法兰段的下表面开设有环形槽，且环形槽的内壁开设有与螺纹环相匹配的螺纹，且螺纹环螺接于环形槽内，所述固定筒内开设有环形水腔，多个所述喷管组件均匀固定安装于固定筒的下表面，且喷管组件与环形水腔连通，所述喷管组件的出口向内侧倾斜45°。

[0011]进一步地，所述螺旋引流板的下表面开设有相变腔，所述相变腔内装配有相变组件。

[0012]进一步地，所述鳍片的表面开设有螺旋槽。

[0013]进一步地，所述鳍片在螺旋引流板上倾斜45°安装。

[0014]使用本实用新型的有益效果是：

[0015]本实用新型在冷却水腔内设置了螺旋引流板，对冷却水进行引流，令水流沿着螺旋路径均匀覆盖内筒表面，同时螺旋引流板设置为自上向下螺距递减，产生伯努利效应，冷却水在螺旋引流板的作用下流速逐渐升高，能够有效避免形成局部高温区，进行有效的冷却降温，保证铜锭顺利的成型和移动。

[0016]本实用新型在螺旋引流板上设置了鳍片，起到辅助导流的作用，鳍片上设置了螺旋槽，能够诱导水流出现涡流，提高雷诺数，进而能够显著提升传热效率，同时鳍片的分布能够分散应力进而增强螺旋引流板的机械强度。

[0017]本实用新型在内筒内外侧分别设置了石墨筒和石墨烯纳米片，能够有效提高导热率，完成金属与冷却水之间的热交换。

附图说明

[0018]图1为本实用新型实施例一的主视剖视图。

[0019]图2为本实用新型实施例一的喷水机构仰视图。

[0020]图3为本实用新型螺旋引流板的立体示意图。

[0021]图4为本实用新型鳍片的立体示意图。

[0022]图5为本实用新型实施例二的主视剖视图。

[0023]附图标记包括：1、外筒，11、进水接管，12、出水接管，2、内筒，21、成型段，22、连接段，23、法兰段，231、环形槽，24、石墨筒，3、压盖，31、固定环，4、喷水机构，41、固定筒，42、螺纹环，43、环形水腔，44、喷管组件，45、引流孔，5、螺旋引流板，51、相变组件，6、鳍片，61、螺旋槽。

具体实施方式

[0024]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0025]实施例一

[0026]参照图1至图4，一种铸造铜及铜合金圆锭用结晶器，包括外筒1、内筒2、压盖3、喷水机构4和螺旋引流板5，内筒2固定安装于外筒1的内侧，压盖3固定安装于外筒1的上表面，且外筒1与内筒2、压盖3之间形成冷却水腔，喷水机构4固定安装于内筒2的下表面，外筒1的内表面固定安装有螺旋引流板5，且螺旋引流板5位于冷却水腔内，螺旋引流板5的螺距自上向下递减，螺旋引流板5的上表面均匀固定安装有鳍片6。

[0027]内筒2内部为圆柱体空间，令铸造的铜及铜合金形成圆锭。

[0028]螺旋引流板5起到对冷却水引流的作用，螺旋引流板5的宽度与外筒1、内筒2的半径差相同，能够将冷却水腔分隔成螺旋水道，增加与内筒2外表面的接触时间，提高换热效果。

[0029]螺旋引流板5的螺距的设计，配合冷却水从上至下流动，利用伯努利效应，能够提高冷却水流速，避免形成局部高温区，进而有效避免铜锭拉断、露铜等现象的发生，保证铜锭的顺利降温和生成。

[0030]鳍片6起到辅助导流和增强湍流扰动的作用，提高传热效率。

[0031]鳍片6的分布能够分散应力进而增强螺旋引流板6的机械强度。

[0032]具体而言，如图1所示，外筒1的外表面上侧装配有进水接管11，外筒1的外表面下侧装配有出水接管12，螺旋引流板5的大螺距一侧靠近进水接管11。

[0033]进水接管11连接冷却水箱，向冷却水腔提供冷却水。

[0034]出水接管12连接水管，用于对换热后的冷却水进行引流排出。

[0035]具体而言，如图1所示，内筒2包括成型段21、连接段22和法兰段23，连接段22和法兰段23分别一体成型于成型段21的上下两端，成型段21的内表面开设有环形安装槽，环形安装槽内装配有石墨筒24。

[0036]石墨筒24具有良好的导热性能，提高热交换效率，且其具有更低的摩擦力，令铜锭能够顺利下移。

[0037]具体而言，成型段21的外表面电沉积垂直石墨烯纳米片。

[0038]采用电化学沉积工艺在内筒2的成型段21外表面制备垂直取向石墨烯阵列，形成类似纳米刷的三维结构，显著提升比表面积，进而有效提高导热性能。

[0039]具体而言，如图1所示，法兰段23的上表面开设有阶梯槽，外筒1的下端一体成型有阶梯形凸起，且阶梯形凸起插接于阶梯槽内，实现外筒1与内筒2下端的安装。

[0040]具体而言，如图1所示，压盖3的下表面固定安装有固定环31，外筒1的内表面上侧与连接段22的上表面外侧均开设有环形插槽，且固定环31插接于环形插槽内，实现压盖3对外筒1和内筒2上端的安装。

[0041]在阶梯槽内以及环形插槽内均安装有密封垫，以保证冷却水腔的密封。

[0042]具体而言，如图1和图2所示，喷水机构4包括固定筒41和喷管组件44，固定筒41的上表面固定安装有螺纹环42，法兰段23的下表面开设有环形槽231，且环形槽231的内壁开设有与螺纹环42相匹配的螺纹，且螺纹环42螺接于环形槽231内，固定筒41内开设有环形水腔43，多个喷管组件44均匀固定安装于固定筒41的下表面，且喷管组件44与环形水腔43连通，喷管组件44的出口向内侧倾斜45°。

[0043]此实施例中，在固定筒41的外周面设置有进水插孔，进水插孔与环形水腔43连通，连接外部水箱，对喷管组件44提供喷淋水。

[0044]喷管组件44倾斜布置，令出水口正对内筒2下方，可以对成型的铜锭进行进一步的喷淋降温处理。

[0045]喷水机构4可以配合测温组件使用，使用测温设备对结晶器中移出的铜锭测温，根据温度控制喷水机构4的出水量，以获得质量更好的铜锭。

[0046]具体而言，如图1所示，螺旋引流板5的下表面开设有相变腔，相变腔内装配有相变组件51。

[0047]相变组件51内部设置相变材料，主要采用石蜡/纳米铝粉复合相变材料，利用其固液相变过程，减少水温波动，实现热量的动态平衡，进而提升铜锭的晶粒均匀性。

[0048]具体而言，如图4所示，鳍片6的表面开设有螺旋槽61。

[0049]螺旋槽61能够产生局部压力梯度，诱导二次涡流，提升湍流强度，破坏边界层稳定态，令冷却水能够更有效的与内筒外表面接触，增强导热效率。

[0050]具体而言，如图3所示，鳍片6在螺旋引流板5上倾斜45°安装。

[0051]鳍片6的倾斜设置可以增强湍流扰动，进而提升传热效率。

[0052]实施例二

[0053]如图5所示，与实施例一不同之处在于：

[0054]在外筒1上没有设置出水接管12，在固定筒41上没有设置进水插孔，而是在法兰段23的上表面和螺纹环42的上表面开设有连通的引流孔45，引流孔45上侧与冷却水腔连通，下侧与环形水腔43连通。

[0055]此实施例中，喷水机构4的喷淋水来源为冷却水腔内的冷却水，经过螺旋引流板5的冷却水以更高的流速流入到环形水腔43内，并最终通过喷管组件44喷淋出，对铜锭进行辅助降温。

[0056]以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。

说明书附图(5)